光场的非经典态,如压缩态、纠缠态等在量子计算、量子网络和量子精密测量等领域都具有十分广泛地应用。因此,在连续变量量子系统中,制备多光束量子压缩、多组份纠缠对推动这些领域的发展具有十分重要的意义。近年来,我们课题组基于铷-85原子蒸汽池中的四波混频过程对量子压缩、量子纠缠等量子现象展开了一系列研究。本论文在这些工作的基础上展开了进一步研究,相关的研究内容有以下两个方面:一、我们理论上基于四波混频过程和线性分束器提出了一种产生四组份纠缠的方案。在这个方案中,我们首先构造了两个独立的四波混频过程,然后,利用线性分束器将两束经四波混频过程放大的探针光束连接起来,最后,我们生成了四束空间分离的光束。我们使用部分转置正定判据研究了两个独立的四波混频过程的强度增益和线性分束器的透射率对四组份纠缠的影响。此后,为了揭示系统的纠缠结构,在保持线性分束器的透射率不变的情况下,我们还研究了系统可能存在的三组份纠缠和两组份纠缠与强度增益的关系。这为利用四波混频过程和线性分束器产生多组份纠缠提供了一种简单且可靠的方法。二、我们在实验上演示了泵浦光束处于相干轨道角动量叠加模式和探针光束处于单个携带轨道角动量模式时的四波混频过程。在这里,泵浦光束所处的模式是拓扑荷数为+1和-1的轨道角动量叠加模式,而探针光束所处的模式则是拓扑荷数为+1的轨道角动量模式。在这个实验中,通过改变泵浦光束中+1和-1轨道角动量模式的强度,我们研究了泵浦光束处于不同相干轨道角动量叠加模式时孪生光束之间的量子关联。此外,我们还研究了每个输出场中所有轨道角动量模式的成分,并以此揭示了当泵浦光束处于不同相干轨道角动量叠加模式时不同轨道角动量模式之间非线性相互作用的转变。研究结果揭示了四波混频过程中轨道角动量模式之间的非线性相互作用的丰富结构,并为研究量子信息协议提供了新的视角。